株洲古称建宁，后又名槠洲，最早见于南宋人文集。“株”字可能取自株田之“株”。株洲、株田相距数里，五代时株田已较著名。“洲”字取自古人以湘水两岸为 洲之“洲”。联缀而成地名。一说因地多槠木，且“槠”、“株”同音，故又名“槠洲”。自南宋绍熙元年（公元1190年）正式定名株洲后，株洲之名沿用至今。远古时期，株洲地区就有先民生息繁衍，炎陵县鹿原陂安葬着中华民族的始祖炎帝神农氏。据考古发现，在株洲县漂沙井黄霞垅磨山有6000年前属于新石器时代早期的大溪文化遗址，以及叠在其上的4000多年前属于新石器时代晚期的龙山文化遗址。
春秋战国时期，株洲属楚国之黔中郡。
公元前223年，秦灭楚，株洲属黔中郡。
公元前202年，建长沙国，株洲是长沙国领地。
东汉建安十九年（214年），孙权割湘南县以东和醴陵、修县沿湘江东岸地带置建宁县，筑县城于今株洲市庆云山解放街、南湖街沿建宁港两岸，属长沙郡，乃株洲建县之始。
三国吴太平二年（257年）建宁县治从槠洲迁驻淦田（今株洲县淦田村，现存有建宁故城）。
三国吴宝鼎元年（266年），建宁县治又复迁槠洲。
265~420年，晋代一统中国，建宁县治仍驻槠洲，属古荆州长沙郡。
420年~589年，南朝齐时期，建宁县属湘州长沙郡。
隋开皇九年（589年），隋灭陈，废建宁县入湘潭县。
唐武德四年（621年），复置建宁县，属南云州（州治在今攸县县治）。
唐贞观元年（627年），废除南云洲，取消建宁县。建宁县域划归湘潭、醴陵两县。
清光绪三十四年（1908年），设株洲厅。“株洲抚民府”位于现芦淞区樟树坪。
民国元年（1912年），清亡，存在近五年的“株洲厅”建制被取消，株洲再度纳入湘潭县管辖。
民国23年（1934年），设湘潭县株洲镇。
民国36年（1947年），湘潭县株洲镇和白关乡、昭阳乡合并为株洲乡。
1949年8月3日中国人民解放军进入株洲，8月12日成立湘潭县株洲区人民政府。
1951年由湘潭县析置县级株洲市，属长沙专区。
1953年改为省辖市，郊区分为郊东区、郊北区。
1955年2月22日，株洲市郊东区、株洲市郊北区合并为株洲市郊区，设立株洲市郊区区公所，辖22个乡。
1956年3月，株洲升格为地级市，由省委直接领导，成为湖南省除省会长沙外第1个地级市。
1958年9月5日，撤销乡级建置，株洲市郊区所辖5个大乡合并组成株洲市郊区公社。
1965年4月30日，析设株洲县，以株洲市的部分地区为其行政区域，驻渌口镇，株洲县归株洲市。
1966年1月18日，复置郊区。
1970年7月8日，城区设立3市辖区（县级）即东区、南区和北区。
1983年3月1日，株洲市实行市管县体制，将原湘潭地区攸县、茶陵县、醴陵县、酃县划归株洲市管辖，辖区人口308.12万人。1985年8月15日，醴陵县改为设醴陵市；1994年4月5日，酃县更名为炎陵县。
1997年7月，撤销东区、南区、北区、郊区，调整设立荷塘区、芦淞区、石峰区和天元区。
2009年3月11日，株洲市委、市政府决定设立株洲云龙示范区党工委、管委会，分别为中共株洲市委、株洲市人民政府的派出机构，行使市级行政、经济管理权限。